功能化TiO2納米管陣列的制備與光催化應(yīng)用.pdf

1、作為一種n型寬帶隙無機半導(dǎo)體材料，二氧化鈦納米管陣列(TiO2 NTs)具有高比表面積、高度有序和可重復(fù)利用的特性，在光催化研究中備受關(guān)注。然而，受到TiO2 NTs帶隙寬、光生電子-空穴復(fù)合率高、對水體中的有機污染物吸附能力弱等缺點的制約，TiO2 NTs的實際應(yīng)用效果不甚理想。目前，大量的研究報道表明，對TiO2 NTs進行離子摻雜、貴金屬沉積和半導(dǎo)體修飾等方法可以提高材料對可見光的吸收和光催化效率。
　　 本論文采用電化學(xué)

2、陽極氧化法制備TiO2 NTs，采用半導(dǎo)體修飾拓寬了TiO2對可見光的吸收、提高其光電分離效率并降低光電復(fù)合效率、利用金屬和石墨烯的復(fù)合修飾增強TiO2對有機物的吸附，最終提高光催化降解效率和穩(wěn)定性，實現(xiàn)了材料的可回收利用。具體研究內(nèi)容如下:
　　 (1)Ag2O/TiO2納米管陣列(Ag2O/TiO2 NTs)復(fù)合材料的制備、表征和光催化性能研究:首先應(yīng)用脈沖電沉積技術(shù)在已晶化的TiO2 NTs的頂部和內(nèi)部沉積納米銀單質(zhì)顆粒，

3、然后在氫氧化鈉溶液中對Ag/TiO2 NTs電極進行電氧化，得到超細(xì)的Ag2O納米線網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)修飾的復(fù)合納米管光催化材料。結(jié)果表明，該復(fù)合材料可吸收可見光，Ag2O納米線彼此連接構(gòu)成通達(dá)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高了光生載流子的運輸效率，因而模擬太陽光照下能有效降解模擬廢水溶液中的酸性橙7(AO7)。
　　 (2)ZnxCd1-xS/TiO2納米管陣列(ZnxCd1-xS/TiO2 NTs)復(fù)合材料的制備、表征和光催化性能研究:通過循環(huán)伏安電

4、沉積的方法制備出了ZnxCd1-xS納米顆粒修飾的TiO2 NTs復(fù)合材料，并研究了不同Zn/Cd比對光催化性能的影響。相比于TiO2NTs，ZnxCd1-xS/TiO2 NTs具有更顯著的可見光吸收和光催化性能。另外，當(dāng)Zn/Cd=1/3時，該復(fù)合材料對模擬水溶液中的亞甲基藍(lán)(MB)光催化降解效率最高，相對CdS修飾的TiO2 NTs復(fù)合材料，穩(wěn)定性也得到大大提高。
　　 (3)Au/RGO/TiO2納米管陣列(Au/RGO/

5、TiO2 NTs)復(fù)合材料的制備、表征及光催化性能研究:通過一種簡單的一步恒電位沉積的方法制備Au/RGO/TiO2 NTs復(fù)合材料，和納米Au顆粒修飾TiO2 NTs(Au/TiO2 NTs)，電沉積還原修飾的石墨烯(RGO/TiO2 NTs)和未修飾的TiO2 NTs相比，Au/RGO/TiO2 NTs復(fù)合材料在模擬太陽光照射下對甲基橙(MO)的降解效率高達(dá)100％。結(jié)果顯示，納米金顆粒和石墨烯薄膜的修飾不但提高了復(fù)合材料的光催化性